Projetores holográficos de empilhar criam imagens 3D gigantes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2022

Princípio de funcionamento dos projetores holográficos empilháveis.
[Imagem: Jin Li et al. - 10.1038/s41377-022-00752-7]

Tijolos holográficos

Uma nova técnica para gerar imagens holográficas altamente realistas está-se tornando possível graças ao que pesquisadores chamam de "holotijolos", pequenos projetores que podem ser empilhados para gerar hologramas em grande escala.

Da mesma forma que os grandes painéis eletrônicos usados hoje são feitos juntando TVs 2D comuns, que funcionam como "ladrilhos", a ideia é juntar hologramas para formar uma grande imagem 3D - como a imagem é tridimensional, a versão 3D do ladrilho está sendo chamada de "tijolo holográfico".

Telas grandes são boas, mas elas exigem uma quantidade significativa de fluxo de dados: Para uma tela 2D full HD, a taxa de dados é de cerca de 3 Gb/s (gigabits por segundo), mas uma tela 3D da mesma resolução exigiria uma taxa de 3 Tb/s (terabits por segundo), que ainda não está disponível.

O mesmo acontece com o conteúdo de informação contida nos hologramas atuais, que é muito maior do que as capacidades de exibição dos atuais projetores holográficos, equipamentos conhecidos como moduladores espaciais de luz.

"Oferecer uma experiência 3D adequada usando a tecnologia atual é um grande desafio," disse o professor Daping Chu, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. "Nos últimos dez anos, trabalhamos com nossos parceiros industriais para desenvolver telas holográficas que permitem a realização simultânea de grande tamanho e grande campo de visão, que precisam ser combinados com um holograma com conteúdo de informação óptica muito grande."

Princípio de geração da imagem holográfica 3D.
[Imagem: Jin Li et al. - 10.1038/s41377-022-00752-7]

Tela holográfica de grande tamanho

Embora tenha havido progressos nas telas holográficas 3D, ninguém havia tentado até agora copiar a ideia de fazer uma "parede" de projetores holográficos para construir imagens grandes.

"Juntar pedaços de imagens 3D não é trivial porque a imagem final deve ser vista como perfeita de todos os ângulos e profundidades," justificou Chu. "Colocar diretamente imagens 3D lado a lado no espaço real simplesmente não é possível."

Para enfrentar esse desafio, a equipe desenvolveu sua unidade "holotijolo", baseada em telas holográficas integradas de baixa resolução para colocar imagens 3D angularmente lado a lado sem a necessidade de óculos especiais, um conceito que a mesma equipe desenvolveu há alguns anos.

Cada um dos holotijolos usa um modulador espacial de luz de grande largura de banda em conjunto com a óptica integrada desenvolvida anteriormente. O resultado são hologramas 3D dispostos angularmente lado a lado, com grandes áreas de visualização e grande campo de visão.

Um projeto óptico cuidadoso garante que o padrão de franja holográfica preencha toda a face do holotijolo, para que vários deles possam ser empilhados perfeitamente para formar uma tela 3D de imagem holográfica escalonável espacialmente.

Imagem holográfica reconstruída de um trem de brinquedo com holotijolos (em cima), em comparação com a imagem original capturada por uma câmera (embaixo).
[Imagem: University of Cambridge]

Começando pequeno

O protótipo de demonstração desenvolvido pela equipe é formado por apenas dois holotijolos. Cada bloco tem 1024 x 768 píxeis, com um campo de visão de 40º e velocidade de 24 quadros por segundo.

"Ainda há muitos desafios pela frente para fazer telas 3D ultragrandes com amplos ângulos de visão, como uma parede 3D holográfica," reconheceu Chu. "Esperamos que este trabalho possa fornecer uma maneira promissora de resolver esse problema com base na capacidade de exibição atualmente limitada dos moduladores espaciais de luz."

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